高中生物解密26 基因工程（讲义）-【高频考点解密】2021年高考生物二轮复习讲义+分层训练

这是一份高中生物解密26 基因工程（讲义）-【高频考点解密】2021年高考生物二轮复习讲义+分层训练，共23页。试卷主要包含了基因工程的概念与操作工具分析，基因工程的应用与蛋白质工程等内容，欢迎下载使用。
解密26 基因工程

高考考点
考查内容
三年高考探源
考查频率
基因工程的概念与操作工具分析
1．掌握基因工程的概念与操作工具分析；
2．熟知基因工程的操作步骤；
3．理解基因工程的应用与蛋白质工程。
2020山东卷·14
2020全国III卷·12
2018北京卷·5
2018全国Ⅱ卷·38
2018全国Ⅰ卷·38
2018江苏卷·32
2018海南·31
2017新课标I·38
2017新课标II·38
2017北京卷·5

★★★★☆
基因工程的操作步骤
★★★★☆
基因工程的应用与蛋白质工程
★★★★☆


核心考点一 基因工程的概念与操作工具分析
1．基因工程的概念
基因工程的别名
基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境
生物体外
操作对象
基因
操作水平
DNA分子水平
基本过程
剪切→拼接→导入→表达
结果（优点）
定向改造生物性状，创造出人
类需要的基因产物或生物类型
2．“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶）
（1）识别序列的特点：呈现碱基互补对称。无论是奇数个碱基还是偶数个碱基，都可以找到一条中心轴线，如，以中心线为轴，两侧碱基互补对称；以为轴，两侧碱基互补对称。
（2）切割后末端的种类

（3）限制酶的选择技巧

①根据目的基因两端的限制酶切割位点确定限制酶的种类
a．应选择切割位点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择PstⅠ。
b．不能选择切割位点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择SmaⅠ。
c．为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择用PstⅠ和EcoR Ⅰ两种限制酶（但要确保质粒上也有这两种酶的切割位点）。
②根据质粒的特点确定限制酶的种类
a．所选限制酶要与切割目的基因的限制酶一致，以确保产生相同的末端。
b．质粒作为载体必须具备标记基因等，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中限制酶SmaⅠ会破坏标记基因；如果所选酶的切割位点不止一个，则切割重组后可能丢失某些片段，若丢失的片段含复制起点区，则切割重组后的片段进入受体细胞后不能自主复制。
3．“分子缝合针”——DNA连接酶
（1）作用：将限制酶切割下来的DNA片段拼接成DNA分子。
（2）类型
种类
E·coli DNA连接酶
T4DNA连接酶
来源
大肠杆菌
T4噬菌体
功能特性
只能连接黏性末端
可以连接黏性末端和平末端，但连接平末端之间的效率较低
相同点
都缝合磷酸二酯键，如图：

4．载体
（1）条件与目的
条件
目的
稳定并能复制
目的基因稳定存在且数量可扩大
有一个至多个限制酶切割位点
可携带多个或多种外源基因
具有特殊的标记基因
便于重组DNA的鉴定和选择
（2）作用
①作为运载工具，将目的基因导入宿主细胞内。
②利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。
5．DNA连接酶与限制酶的关系

（1）限制酶和DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键。
（2）限制酶不切割自身DNA的原因是该原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。
（3）限制酶是一类酶，而不是一种酶。
（4）DNA连接酶起作用时不需要模板。
6．限制酶、DNA连接酶、DNA聚合酶等相关酶的分析比较
名称
作用部位
作用底物
形成产物
限制酶
磷酸二酯键
DNA分子
带黏性末端或平末端的DNA片段
DNA连接酶
磷酸二酯键
DNA片段
重组DNA分子
DNA聚合酶
磷酸二酯键
脱氧核苷酸
子代DNA分子
热稳定DNA聚合酶
磷酸二酯键
脱氧核苷酸
子代DNA分子
DNA（水解）酶
磷酸二酯键
DNA分子
游离的脱氧核苷酸
解旋酶
碱基对间的氢键
DNA分子
脱氧核苷酸长链
RNA聚合酶
磷酸二酯键
核糖核苷酸
单链RNA分子


考法一
（2020·浙江高考真题）下列关于基因工程的叙述，正确的是（ ）
A．若受体大肠杆菌含有构建重组质粒时用到的限制性核酸内切酶，则一定有利于该重组质粒进入受体并保持结构稳定
B．抗除草剂基因转入某抗盐植物获得2个稳定遗传转基因品系，抗性鉴定为抗除草剂抗盐和抗除草剂不抗盐。表明一定是抗盐性的改变与抗除草剂基因的转入无关
C．抗除草剂基因转入某植物获得转基因植株，其DNA检测均含目的基因，抗性鉴定为抗除草剂和不抗除草剂。表明一定是前者表达了抗性蛋白而后者只表达抗性基因RNA
D．已知不同分子量DNA可分开成不同条带，相同分子量的为一条带。用某种限制性核酸内切酶完全酶切环状质粒后，出现3条带。表明该质粒上一定至少有3个被该酶切开的位置
【答案】D
【分析】
基因工程中通常要有多种工具酶、目的基因、载体和宿主细胞等基本要素，并按一定的程序进行操作，包括目的基因的获得、重组DNA的形成、重组DNA导入受体细胞、筛选含有目的基因的受体细胞和目的基因的表达等几个方面。
【详解】
A、若受体大肠杆菌含有构建重组质粒时用到的限制性核酸内切酶，则该酶会对进入受体的重组质粒进行切割，不利于其保持结构稳定，A错误；
B、抗除草剂基因转入抗盐植物，获得了抗除草剂抗盐品系和抗除草剂不抗盐品系，不抗盐品系的产生可能是转入的抗除草剂基因插入到抗盐基因内，影响其表达造成，B错误；
C、转基因植物中均含抗除草剂基因，但存在抗除草剂和不抗除草剂两种植株，前者表达了抗性蛋白，后者可能抗除草剂基因未转录出mRNA，或转录出的mRNA未能翻译成蛋白质，C错误；
D、某种限制性内切酶完全酶切环状质粒后，出现3条带，即3种不同分子量DNA，因此环状质粒上至少有3个酶切位点，D正确。
故选D。

考法二
（2008·全国高考真题）已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点,如下图中箭头所指,如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断,则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。现有多个上述线性DNA分子,若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断,则从理论上讲,经该酶酶切后,这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是 （ ）

A．3 B．4 C．9 D．12
【答案】C
【分析】
本题分为3种情况，即只有一个酶切位点被切开、有两个酶切位点被切开、三个酶切位点均被切开，再根据提示判断出每一种情况产生的DNA片段的种类，最后排除相同的即可。
【详解】
切点有以下多种情况：
（1）只切开一个位点，则有三种情况，即切在a、bcd间，则片段为a、bcd两种；切点在ab、cd间，则片段为ab、cd两种。切点在abc、d间，则片段为abc、d两种。
（2）切开两个位点，则有三种情况，即切在a、b、cd间，则片段为a、b、cd三种；切点在a、bc、d间，则片段为a、bc、d三种。切点在ab、c、d间，则片段为ab、c、d三种。
（3）切开三个位点，即切点在a、b、c、d间，则片段为a、b、c、d四种。
综合以上，不重复的片段共有9种。
故选C。


1．下列有关基因工程中限制性内切酶的描述，错误的是 （ ）
A．一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列
B．限制性内切酶的活性受温度影响
C．限制性内切酶能识别和切割RNA
D．限制性内切酶可从原核生物中提取
【答案】C
【解析】
生物体内有能识别并切割特异性双链DNA序列的一种核酸内切酶，它是一种可以将外来的DNA切断的酶，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力，但对自己的DNA却无损害作用，这样可以保护细胞原有的遗传信息。由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故叫限制性内切酶（简称限制酶）。限制性内切酶只能识别和切割DNA，不能识别和切割RNA。
2．基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。根据下图示判断下列操作正确的是

A．目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割
B．目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割
C．质粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割
D．质粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割
【答案】C
【详解】
限制酶Ⅱ也能将限制酶Ⅰ识别序列切割，而限制酶Ⅰ不能将限制酶Ⅱ的识别序列切割。获得目的基因需将目的基因两端切割，所以用限制酶Ⅱ切割；切割质粒只能切出一个切口，所以用限制酶Ⅰ切割，故选C。
3．图1为某种质粒简图，图2表示某外源DNA上的目的基因，小箭头所指分别为限制性核酸内切酶EcoRⅠ、BamHⅠ、HindⅢ的酶切位点。下列有关叙述错误的是( )

A．在基因工程中若只用一种限制酶完成对质粒和外源DNA的切割，则可选EcoRⅠ
B．如果将一个外源DNA分子和一个质粒分别用EcoRⅠ酶切后，再用DNA连接酶连接，形成一个含有目的基因的重组DNA，此重组DNA中EcoRⅠ酶切点有1个
C．为了防止质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化，酶切时可使用BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶同时处理
D．一个图1所示的质粒分子经EcoRⅠ切割后，含有2个游离的磷酸基团
【答案】B
【解析】
目的基因两侧都有，且质粒也有的限制酶是EcoRⅠ，所以在基因工程中若只用一种限制酶完成对质粒和外源DNA的切割，可选EcoRⅠ，A正确；如果将一个外源DNA分子和一个质粒分别用EcoRⅠ酶切后，再用DNA连接酶连接，形成一个含有目的基因的重组DNA，此重组DNA中EcoRⅠ酶切点有2个，B错误；为了防止质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化，酶切时可使用BamHⅠ和Hind Ⅲ两种限制酶同时处理，C正确；一个图1所示的质粒分子经EcoRⅠ切割后，产生两个黏性末端，含有2个游离的磷酸基团，D正确。
4．现有一长度为1 000碱基对（bp）的DNA分子，用限制性核酸内切酶（EcoRⅠ）酶切后得到的DNA分子仍是1 000 bp，用KpnⅠ单独酶切得到400 bp和600 bp两种长度的DNA分子，用EcoRⅠ、KpnⅠ同时酶切后得到200 bp和600 bp两种长度的DNA分子。该DNA分子的酶切图谱正确的是 （ ）
A． B． C． D．
【答案】D
【分析】
用限制性核酸内切酶EcoR1酶切后得到的DNA分子仍是1000by，由此可推知该DNA分子为环状DNA；用Kpnl单独酶切会得到600by和400by两种长度的DNA分子和用EcoRI，Kpnl同时酶切后得到200by和600by两种长度的DNA分子知答案D符合要求。
【详解】
A、A选项中的DNA用Kpnl单独酶切会得到600by和200by两种长度的DNA分子，与题意不符，A错误；
B、B选项中的DNA用EcoRI单独酶切会得到800by和200by两种长度的DNA分子，与题意不符，B错误；
C、C选项中的DNA用EcoR1酶切后得到200by和800by两种长度的DNA分子，与题意不符，C错误；
D、D选项中的DNA用EcoR1酶切后得到的DNA分子是1000by，用Kpn1单独酶切得到400by和600by两种长度的DNA分子，用EcoRI、Kpnl同时酶切后得到200by和600by两种长度的DNA分子，与题意相符，D正确。
故选D。
5．科学家在某种植物中找到了抗枯萎的基因，并以质粒为运载体，采用转基因方法培育了抗枯萎病的金茶花新品种，下列有关说法不正确的是（ ）
A．抗枯萎病的金茶花与原金茶花之间没有形成生殖隔离
B．质粒是能自我复制的小型细胞器，因此适合做运载体
C．抗枯萎基因最终整合到植物的染色体组中，该技术应用的原理是基因重组
D．通过该方法获得的抗病金茶花，将来产生的配子不一定含抗病基因
【答案】B
【分析】
本题考查基因工程的相关知识，要求识记基因工程的概念、原理、操作工具及操作步骤等，掌握各操作步骤中需要注意的细节。 基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样．将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】
抗枯萎病的金茶花不是新物种，所以与原金茶花之间没有形成生殖隔离，A正确；质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外并具有自我复制能力的双链环状DNA分子，质粒不是细胞器，B错误；抗枯萎基因通过基因工程的方法最终整合到植物的染色体组中，该技术应用的原理是基因重组，C正确；通过该方法获得的抗病金茶花，其抗病基因只存在于某一条染色体上，相当于杂合子，其产生的配子有1/2含有抗病基因，1/2不含抗病基因， D正确；故选B。

核心考点二 基因工程的操作步骤
1．目的基因的获取
（1）直接分离法

①基因组文库与部分基因文库
基因文库类型
基因组文库
部分基因文库（cDNA文库）
构建基因文库的过程


②PCR技术
a．原理：DNA复制。
b．需要条件：模板DNA、引物、四种脱氧核苷酸、热稳定DNA聚合酶（Taq酶）。
c．过程：DNA受热变性解旋为单链、冷却后RNA引物与单链相应互补序列结合，然后在DNA聚合酶作用下延伸合成互补链。
（2）人工合成法

2．基因表达载体的构建——基因工程的核心
（1）目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。
（2）基因表达载体的组成及作用

（3）基因表达载体的构建过程

3．将目的基因导入受体细胞（转化）
目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，称为转化。转化的关键是目的基因整合到受体细胞染色体基因组中。
（1）受体细胞种类不同，导入方法不同
生物种类
植物细胞
动物细胞
微生物
细胞常用方法
农杆菌转化法
显微注射法
转化法
受体细胞
体细胞
受精卵
原核细胞
转化过程
将目的基因插入到Ti质粒的T­DNA上→导入农杆菌→侵染植物细胞→整合到受体细胞的染色体DNA上→表达
将含有目的基因的表达载体提纯→取卵（受精卵）→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物
Ca2＋处理细胞→感受态细胞→重组表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子
（2）基因工程产物不同、选择的受体细胞类型也不相同
①培育转基因植物：受体细胞可以是受精卵、体细胞（需经植物组织培养成为完整植株）。
②培育转基因动物：受体细胞为受精卵，若用体细胞作为受体细胞，则需经核移植技术培养成转基因动物。
③生产蛋白质产品：一般选用大肠杆菌等原核生物作为受体细胞，因原核生物具有一些其他生物没有的特点，如繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等。
4．目的基因的检测与鉴定

【易混易错】
基因工程操作过程中的5个易错点
（1）目的基因的插入位点不是随意的：基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入到启动子与终止子之间的部位。
（2）基因工程操作过程中只有第三步（将目的基因导入受体细胞）没有碱基互补配对现象：第一步存在逆转录法获得DNA，第二步存在黏性末端连接现象，第四步存在检测分子水平杂交。
（3）农杆菌转化法原理：农杆菌易感染植物细胞，并将其Ti质粒上的T­DNA转移并整合到受体细胞染色体DNA上。
（4）标记基因的种类和作用：标记基因的作用——筛选、检测目的基因是否导入受体细胞。常见的有抗生素抗性基因、发光基因（表达产物为带颜色的物质）等。
（5）受体细胞的选择：受体细胞常用植物受精卵或体细胞（经组织培养）、动物受精卵（一般不用体细胞）、微生物（大肠杆菌、酵母菌）等。要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素则必须用真核生物酵母菌（需内质网、高尔基体的加工、分泌）；一般不用支原体，原因是它营寄生生活；一定不能用哺乳动物成熟的红细胞，原因是它无细胞核，也没有核糖体等细胞器，不能合成蛋白质。


考法一
（2019·北京高考真题）甲、乙是严重危害某二倍体观赏植物的病害。研究者先分别获得抗甲、乙的转基因植株，再将二者杂交后得到F1，结合单倍体育种技术，培育出同时抗甲、乙的植物新品种，以下对相关操作及结果的叙述，错误的是
A．将含有目的基因和标记基因的载体导入受体细胞
B．通过接种病原体对转基因的植株进行抗病性鉴定
C．调整培养基中植物激素比例获得F1花粉再生植株
D．经花粉离体培养获得的若干再生植株均为二倍体
【答案】D
【分析】
由题意可知，同时抗甲、乙的植物新品种的培养过程为：把含抗甲的目的基因的重组质粒导入植物细胞，获得抗甲植株，同时把含抗乙的目的基因的重组质粒导入植物细胞，获得抗乙植株，通过杂交获得F1（二倍体植株），取F1的花粉经花药离体培养获得单倍体植株，用秋水仙素处理单倍体植株获得纯合的同时抗甲、乙的植物新品种（二倍体）。
【详解】
要获得转基因的抗甲或抗乙植株，需要构建基因表达载体（含目的基因、标记基因、启动子、终止子、复制原点），再把基因表达载体导入受体细胞中，A正确；对转基因植株进行检测时，可以通过抗病接种实验进行个体水平的检测，B正确；对F1的花粉进行组织培养时，需要经过脱分化和再分化过程，其中生长素/细胞分裂素比例高时利于根的分化，比例低时利于芽的分化，C正确；经花粉离体培养获得的植株是单倍体，D错误。因此，本题答案选D。

考法二
（2014·重庆高考真题）下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是

A．②的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与
B．③侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到④的染色体上
C．④的染色体上若含抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状
D．⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异
【答案】D
【解析】
构建载体需要限制酶和DNA连接酶，A错误；③侵染植物细胞后，重组Ti质粒上的T-DNA不是整合到染色体上，而是整合到DNA分子上，B错误；染色体上含有目的基因，但目的基因也可能不能转录或者不能翻译，或者表达的蛋白质不具有生物活性，C错误；植株表现出抗虫性状，说明含有目的基因，属于基因重组，为可遗传变异，D正确。


6．基因工程为花卉育种提供了新的技术保障。如图为花卉育种的过程（字母代表相应的物质或结构，数字代表过程或方法）。下列说法正确的是（ ）

A．①过程需要的酶有限制酶和DNA聚合酶
B．②过程常用的方法是农杆菌转化法
C．③、④过程为分化和再分化，该过程体现了植物细胞的全能性
D．转基因生物DNA上是否插入目的基因，可用抗原—抗体杂交技术检测
【答案】B
【详解】
过程是构建基因表达载体，需要的酶有限制酶和DNA连接酶，A错误。
基因表达载体导入到植物细胞中常用农杆菌转化法，B正确。
③、④过程为脱分化和再分化，该过程体现了植物细胞的全能性，C错误。
检测DNA是否插入到生物体内，应用DNA分子杂交技术，D错误。
7．应用基因工程技术将抗虫基因A和抗除草剂基因B成功导入植株W（2n=40）的染色体组中。植株W自交，子代中既不抗虫也不抗除草剂的植株所占比例为1/16。取植株W 某部位的一个细胞放在适宜条件下培养，产生4个子细胞。用荧光分子检测基因A和基因B（基因A、基因B均能被荧光标记）。下列叙述正确的是
A．植株W获得抗虫和抗除草剂变异性状，其原理是染色体变异
B．若4个子细胞都只含有一个荧光点，则子细胞中的染色体数是40
C．若有的子细胞不含荧光点，则细胞分裂过程中发生过基因重组
D．若4个子细胞都含有两个荧光点，则细胞分裂过程中出现过20个四分体
【答案】C
【分析】
根据题干信息分析，该实验的目的基因是抗虫基因A和抗除草剂基因B，将两者成功导入后产生的子代中既不抗虫也不抗除草剂的植株所占比例为1/16，相当于两对基因都是杂合子的个体自交后代中的隐性性状的个体，说明两个目的基因导入了两条非同源染色体上。
【详解】
A、题中应用基因工程技术将两种目的基因导入植物细胞，其原理是基因重组，A错误；
B、若4个子细胞都只含有一个荧光点，说明子细胞只含有A或B一个基因，进而说明其进行的是减数分裂，则子细胞中的染色体数目是20条，B错误；
C、若有的子细胞不含荧光点，说明进行的是减数分裂，减数分裂过程中会发生基因重组，C正确；
D、若4个子细胞都含有两个荧光点，说明进行的是有丝分裂，而有丝分裂过程中不会出现四分体，D错误。
故选C。
8．在应用农杆菌侵染植物叶片获得转基因植株的常规实验步骤中，不需要的是（ ）
A．用携带目的基因的农杆菌侵染植物细胞
B．用选择培养基筛选导入目的基因的细胞
C．用聚乙二醇诱导转基因细胞的原生质体融合
D．用适当比例的生长素和细胞分裂素诱导愈伤组织生芽
【答案】C
【分析】
基因工程的基本操作步骤主要包括四步：①目的基因的获取；②基因表达载体的构建；③将目的基因导入受体细胞；④目的基因的检测与鉴定。
农杆菌特点：易感染双子叶植物和裸子植物，对单子叶植物没有感染力；Ti质粒的T-DNA可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体上。
【详解】
用携带目的基因的农杆菌侵染植物细胞属于基因工程中目的基因的导入步骤，A正确；目的基因导入受体细胞后需要筛选出含有目的基因的细胞，B正确；农杆菌侵染植物叶片获得转基因植株的过程不需要诱导原生质体融合，C错误；利用不同比例的生长素和细胞分裂素，可以诱导愈伤组织形成不定根或不定芽，D正确；故选C。
9．将某病毒的外壳蛋白（L1）基因与绿色荧光蛋白（GFP）基因连接，构建L-GFP融合基因，再将融合基因与质粒连接构建下图所示表达载体。图中限制酶E1~E4处理产生的黏性末端均不相同。下列叙述不正确的是（ ）

A．构建L1-GFP融合基因需要用到E1、E2、E4三种酶
B．E1、E4双酶切确保L1-GFP融合基因与载体的正确连接
C．GFP可用于检测受体细胞中目的基因是否表达
D．将表达载体转入乳腺细胞培育乳汁中含L1蛋白的转基因羊
【答案】D
【分析】
基因表达载体的构建是基因工程的核心内容，一个表达载体的组成，除了目的基因外，还有启动子、终止子和标记基因等。根据题意，将某种病毒的外壳蛋白（L1）基因与绿色荧光蛋白（GFP）基因连接，构建L-GFP融合基因，其中绿色荧光蛋白（GFP）基因属于标记基因，用于筛选和鉴定。
【详解】
A. 构建L1-GFP融合基因需要先用内切酶处理获得L1基因和GFP基因，并将二者连接，故需要用到E1、E2、E4三种酶，A正确；
B. 图中限制酶E1~E4处理产生的黏性末端均不相同，E1、E4双酶切可以有效减少载体自身连接和融合基因自身连接，保证L1-GFP融合基因与载体准确连接，B正确；
C. 绿色荧光蛋白（GFP）在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光，这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达，C正确；
D. 为了获得L1蛋白，可将表达载体转入受精卵中而不是乳腺细胞，用于培育乳汁中含有L1蛋白的转基因羊，D错误。
故选D。
10．绿叶海天牛（简称甲）吸食滨海无隔藻（简称乙）后，身体就逐渐变绿，这些 “夺 来”的叶绿体能够在甲体内长期稳定存在，有科学家推测其原因是在甲的染色体 DNA 上可能存在乙编码叶绿体部分蛋白的核基因。为证实上述推测，以这种变绿的甲为材料进行 实验，方法和结果最能支持上述推测的是（ ）
A．通过 PCR 技术能从甲消化道内获得的 DNA 中克隆出属于乙的编码叶绿体蛋白的核基 因
B．通过核酸分子杂交技术，在甲体内检测到乙的编码叶绿体蛋白的核基因转录出的 RNA
C．给甲提供 14CO2，一段时间后检测到其体内的部分有机物出现放射性
D．用乙编码叶绿体蛋白的核基因做探针与甲的染色体 DNA 杂交，结果显示出杂交带
【答案】D
【分析】
目的基因的检测与鉴定:
1、分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因---DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。
2、个体水平上的鉴定:抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】
A、通过PCR技术从甲体内的DNA中克隆出属于乙的编码叶绿体蛋白的核基因,这只能说明甲体内含有乙的编码叶绿体蛋白的核基因，但不能说明甲的染色体DNA上存在乙编码叶绿体部分蛋白的核基因，A错误；
B、通过核酸分子杂交技术，在甲体内检测到乙的编码叶绿体蛋白的核基因转录出的RNA，这只能说明甲体内含有乙的编码叶绿体蛋白的核基因，但不能说明甲的染色体DNA上存在乙编码叶绿体部分蛋白的核基因，B错误；
C、给甲提供14CO2，一段时间后检测到其体内的部分有机物出现放射性,这说明甲中含有叶绿体，但不能说明甲的染色体DNA上存在乙编码叶绿体部分蛋白的核基因，C错误;
D、用乙编码叶绿体蛋白的核基因做探针与甲的染色体DNA杂交，结果显示出杂交带，这说明甲的染色体DNA上存在乙编码叶绿体部分蛋白的核基因，D正确。
故选D。

核心考点三 基因工程的应用与蛋白质工程
一、基因工程的应用
1．植物基因工程

外源基因类型及举例
成果举例
抗虫转基因植物
抗虫基因：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因
抗虫水稻、抗虫棉、抗虫玉米
抗病转基因植物
（1）抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因、病毒复制酶基因；
（2）抗真菌基因：几丁质酶基因、抗毒素合成基因
抗病毒烟草、抗病毒小麦
抗逆转基因植物
抗逆基因：调节细胞渗透压基因、抗冻蛋白基因、抗除草剂基因
抗盐碱和抗干旱的烟草、抗寒番茄、抗除草剂的大豆和玉米
改良品质的转基因植物
优良性状基因：必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因、控制番茄成熟的基因、与植物花青素代谢有关的基因
高赖氨酸玉米、耐储存番茄、新花色矮牵牛
2．动物基因工程

外源基因类型及举例
成果举例
提高生长速度的转基因动物
外源生长激素基因
转基因鲤鱼
改善畜产品品质的转基因动物
肠乳糖酶基因
乳汁中含乳糖较少的转基因牛
生产药物的转基因动物
药用蛋白基因＋乳腺蛋白基因的启动子
转基因动物具有乳腺生物反应器
作器官移植供体的转基因动物
外源的抑制抗原决定基因表达的调节因子或除去供体的抗原决定基因
无免疫排斥反应的转基因猪
3．基因治疗与基因诊断

基因治疗
基因诊断
原理
基因重组及基因表达
DNA分子杂交
方法
将正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，以达到治疗疾病的目的
制作特定DNA探针与病人样品DNA混合分析杂交带情况，判断患者是否出现了基因异常或携带病原体
进展
临床实验
临床应用
【易混易错】
（1）用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系一般称为“工程菌”，而青霉素是诱变后的高产青霉菌产生的，不是通过基因工程改造的工程菌产生的。
（2）用基因工程生产的药品，从化学成分上分析都应该是蛋白质类。
（3）动物基因工程的实施主要是为了改善畜产品的品质，不是为了产生体型巨大的个体。
（4）并非所有个体都可作为乳腺生物反应器，制备乳腺生物反应器通常是针对雌性个体进行的操作。
二、蛋白质工程与基因工程的比较
项目
蛋白质工程
基因工程
区别
原理
中心法则的逆推、中心法则
基因重组
过程
预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质
获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定
实质
定向改造或生产人类所需的蛋白质
定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品（基因的异体表达）
结果
生产自然界没有的蛋白质
生产自然界已有的蛋白质
联系
①蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程
②基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造


考法一
（2019·江苏高考真题）下列生物技术操作对遗传物质的改造，不会遗传给子代的是
A．将胰岛素基因表达质粒转入大肠杆菌，筛选获得基因工程菌
B．将花青素代谢基因导入植物体细胞，经组培获得花色变异植株
C．将肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵，培育出产低乳糖牛乳的奶牛
D．将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者，进行基因治疗
【答案】D
【分析】
转基因技术的原理是基因重组。基因重组和基因突变、染色体变异均属于可遗传的变异。
基因治疗：指把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，这是治疗遗传病的最有效的手段。
【详解】
将含胰岛素基因表达载体的重组质粒转入大肠杆菌获得的转基因菌，可以通过二分裂将胰岛素基因传给后代，A不符合题意；将花青素代谢基因导入植物体细胞，再经植物组织培养获得的植株所有细胞均含有花青素代谢基因，花青素代谢基因会随该植物传给后代，B不符合题意；将肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵，培育出产低乳糖牛乳的奶牛所有细胞均含有肠乳糖酶基因，可以遗传给后代，C不符合题意；该患者进行基因治疗时，只有淋巴细胞含有该腺苷酸脱氨酶基因，性原细胞不含该基因，故不能遗传给后代，D符合题意。故选D。

考法二
（2013·广东高考真题）从某海洋动物中获得一基因，其表达产物为一种抗菌体和溶血性均较强的多肽P1。目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是
A．合成编码目的肽的DNA片段
B．构建含目的肽DNA片段的表达载体
C．依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽
D．筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽
【答案】C
【详解】
该题目属于蛋白质工程，已经获得该目的基因片段，不需要合成编码目的肽的DNA片段，故A错误；是需要构建含目的肽DNA片段的表达载体，但这不是第一步，故B错误；蛋白质工程的第一步是根据蛋白质的功能，设计P1氨基酸序列，从而推出其基因序列，故C正确；该基因表达产物为一种抗菌体和溶血性均较强的多肽P1，目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，而目的多肽是抗菌性强但溶血性弱，所以必需对其改造，保持其抗菌性强，抑制其溶血性，故D错误。


11．某生物的基因型为AaBB，将它转变基因型为AaBBC的生物，所用到的技术可能是
A．诱变育种 B．转基因技术 C．多倍体育种 D．花药离体培养
【答案】B
【解析】
将生物的基因型由AaBB转变为AaBBC，需要额外增加其他生物的C基因，应选择转基因技术。
12．下列有关基因工程的成果及应用的说法中，正确的是（ ）
A．用基因工程的方法培育出的抗虫植物也能抗病毒
B．用转基因动物作为器官移植的供体时，导入的是调节因子，不是目的基因
C．基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物
D．目前，在发达国家，基因治疗已用于临床实践
【答案】C
【解析】
【分析】
基因工程是指按人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外重组DNA分子和转基因技术，获得人们需要的新的生物类型和生物产品。其基因改变的方向是认为决定的。
【详解】
基因工程培育的抗虫植物只含有抗虫特性，不能抗病毒，A选项错误；用转基因动物作为器官移植的供体时，导入的调节因子也属于目的基因，可以抑制抗原合成，B选项错误；基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物，C选项正确；目前基因治疗还处于初期的临床试验阶段，D选项错误。
13．下列关于蛋白质工程和基因工程的比较，不合理的是（　　）
A．基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，而蛋白质工程可以对现有蛋白质进行改造，从而制造一种新的蛋白质
B．蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，蛋白质工程最终还是要通过基因修饰或基因合成来完成
C．当得到可以在-70 ℃条件下保存半年的干扰素后，在相关酶、氨基酸和适宜的温度、pH条件下，干扰素可以大量自我合成
D．基因工程和蛋白质工程产生的变异都是可遗传的
【答案】C
【分析】
蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求（基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质）。
【详解】
A、根据上述分析可知，基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，而蛋白质工程可以对现有蛋白质进行改造，从而制造一种新的蛋白质，A正确；
B、蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，蛋白质工程最终还是要通过基因修饰或基因合成来完成，B正确；
C、干扰素的成分是糖蛋白，不能自我复制，C错误；
D、基因工程和蛋白质工程产生的变异都导致遗传物质发生了改变，都属于可遗传的变异，D正确。
故选C。
14．来自宿主植物的信使RNA进入根瘤菌菌体,并在菌体内翻译合成了“豆血红蛋白”。当豌豆被不同种的根瘤菌侵染时,形成相同的豆血红蛋白;当豌豆与蚕豆分别被同一种根瘤菌侵染时,形成的豆血红蛋白有差异。对于上述现象,正确的说法是（ ）
A．豌豆与蚕豆的豆血红蛋白基因的序列相同
B．豌豆被不同种根瘤菌侵染时,控制合成豆血红蛋白的基因相同
C．不同种根瘤菌侵染豌豆时,影响豆血红蛋白合成的基因不同
D．豌豆与蚕豆的豆血红蛋白基因表达不受根瘤菌生活状况的影响
【答案】B
【解析】
【分析】
根据题意可得，根瘤菌侵染植物时，借助宿主细胞的信使RNA合成豆血红蛋白，合成的血红蛋白由根瘤菌中的基因序列决定，不同的植物被根瘤菌侵染后形成的豆血红蛋白种类不同，说明根瘤菌中的豆血红蛋白基因序列不同。
【详解】
豌豆和蚕豆被同一种根瘤菌侵染时，由于形成的豆血红蛋白有差异，说明两者的豆血红蛋白基因的序列不相同，A选项错误；豌豆被不同种根瘤菌侵染时，形成相同的豆血红蛋白，说明控制合成豆血红蛋白的基因相同，B选项正确；不同种根瘤菌侵染豌豆时，形成相同的豆血红蛋白，说明影响豆血红蛋白合成的基因相同，C选项错误；豌豆和蚕豆的豆血红蛋白会受到根瘤菌生活状况的影响，根瘤菌生活状况越好，代谢越旺盛，影响合成的豆血红蛋白越多，D选项错误。
15．2018年4月9日，一则刊登于国际杂志The FASEB Journal上的研究报告称，美国研究人员通过研究利用来自埃及血吸虫的特殊蛋由作为治疗性分子来减少化疗诱导的出血性膀胱炎患者的出血和疼痛症状。若通过破解埃及血吸虫的特殊蛋白的结构从而推出其基因结构，以指导对牛基因的修改，从而让牛也能产生埃及血吸虫的特殊蛋白，此过程的名称和依据的原理分别是
A．基因突变:DNA→RNA→蛋白质
B．蛋白质工程:RNA→RNA→蛋白质
C．基因工程:DNA→RNA→蛋白质
D．蛋白质工程:蛋白质→RNA→DNA→RNA→蛋白质
【答案】D
【分析】
蛋白质工程指以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要。
【详解】
本题通过改造基因来实现对蛋白质（蛛丝蛋白）的改造，属于蛋白质工程；根据题干信息“通过破解蛛丝蛋白的结构从而推出其基因结构，以指导对蚕丝蛋白基因的修改，从而让蚕也吐出像蛛丝蛋白一样坚韧的丝”可知，该工程依据的原理为：蛋白质→RNA→DNA→RNA→蛋白质，故选D。